用于交互地分割在血管造影图像数据中的血管的分割装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于交互地分割在血管造影图像数据中的血管的分割装置、分割方法以及分割计算机程序。本发明还涉及用于基于在血管造影图像数据中的血管的分割计算血流参数的值的系统，其中所述系统包括所述分割装置。
【背景技术】
[0002]US 2011/0071404 Al公开了一种用于评价腔的区域的基于计算机的系统。所述系统包括用于收集与长度L的腔有关的数据集的图像采集设备，其中，集合包括在沿长度L的多个位置处的多个横截区。所述系统还包括用于存储在沿长度L的多个位置处的横截区的集合的存储器，以及与存储器通信的处理器，其中，所述处理器被配置为响应于存储器中的数据集的至少部分确定针对腔的长度L的脉管阻力比，并且响应于脉管阻力比确定沿长度L设置的区域的至少部分的特性。
[0003]血流储备分数(FFR)是涉及确定患病冠状动脉中的最大可获得血流量与正常冠状动脉中的理论最大流量之间的比率的技术。当前，FFR是在常规冠状动脉血管造影流程期间通过将压力测量线直接放置在患者的冠状动脉树中来侵入性地测量的。相比之下，若干较新的研究已显示，对FFR的非侵入性测量-也被称为虚拟FFR或简单地vFFR-能够使用血管造影图像数据来进行(例如，参见Koo BK等人的“Diagnosis of ischemia-causing coronarystenoses by noninvasive fract1nal flow reserve computed from coronarycomputed tomographic ang1grams.Results from the prospective multicenterDISCOVER-FLOff(Diagnosis of Ischemia-Causing Stenoses Obtained Via NoninvasiveFract1nal Flow Reserve) study”，在Journal of the American College ofCard1logy，第 58 卷、第19 号、第1989-1997 页(2011年11月)中)。
[0004]对vFFR的测量基于对血流参数的计算，尤其是对沿所分割的冠状动脉树的压力或(resp.)其比率的计算，并且这样一来，非常强烈地依赖于对冠状动脉的准确检测和分割。问题在于，这样的分割能够是非常耗时的流程，其通常涉及要求操作者(例如医师)的交互性控制的半自动图像处理算法，以便分割冠状动脉树的每个分支。尤其是，非常细的尖动脉位置难以准确分割;但它们对于vFFR准确性而言能够是非常重要的。此外，操作者常常仅依赖于它们的视觉评估来决策在何时分割“足够好”。这可能导致冠状动脉中的中间等级、但临床相关的狭窄(即，血管的直径的异常变窄或收缩)的缺失。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种用于交互地分割在血管造影图像数据中的血管的分割装置、分割方法以及分割计算机程序，其允许减轻操作者在分割流程期间的负担。本发明的另外的目的是提供一种用于基于在血管造影图像数据中的血管的分割计算血流参数的值的系统，其中，所述系统包括所述分割装置。
[0006]在本发明的第一方面中，提供了一种用于交互地分割在血管造影图像数据中的血管的分割装置，其中，所述分割装置包括:
[0007]-显著位置确定单元，其用于将在所述血管造影图像数据中的所述血管的当前分割的一个或多个位置确定为显著位置，在所述显著位置处，所述当前分割对基于所述当前分割计算的血流参数的值具有预定影响，以及
[0008]-显示单元，其用于向操作者显示所述显著位置。
[0009]由于所述显著位置确定单元适于将在所述血管造影图像数据中的所述血管的当前分割的一个或多个位置确定为显著位置，即为在其处所述当前分割对基于所述当前分割计算的血流参数的值具有预定影响的位置，并且由于所述显示单元适于向操作者显示所述显著位置，因此能够引导所述操作者将他/她的分割努力集中到所述当前分割的与对所述血流参数的值的计算的准确性最相关的那些位置。这允许减轻所述操作者在所述分割流程期间的负担，因为他/她现在可以仅需要在所述显著位置处执行具有较高准确度-以及因此较高努力-的分割。实际上，这可以实现在所述血管造影图像数据中的所述血管的较高质量的分割，以及从而，基于所述分割对所述血流参数的值的较高准确度的计算。
[0010]所述血管造影图像数据优选地为已经在在先的血管造影流程期间，使用例如CT(计算机断层摄影)血管造影和/或MR(磁共振)血管造影采集的3D图像数据。
[0011]在所述血管造影图像数据中的所述血管的所述当前分割能够是由所述操作者交互地控制的一个或多个半自动图像处理算法的结果(例如，参见Benmansour F和Cohen LD的“Tubular Structure Segmentat1n Based on Minimal Path Method andAnisotropic Enhancement，，，^iEInternat1nal Journal of Computer Vis1n，第92卷、第2号、第192-210页(2011年4月)中)。所述分割装置优选地包括当前分割提供单元，所述当前分割提供单元用于提供在所述血管造影图像数据中的所述血管的所述当前分割。所述当前分割提供单元能够包括存储单元，诸如硬盘驱动器、光盘、固态存储器(例如，USB棒)等，能够在所述存储单元上存储在所述血管造影图像数据中的所述血管的已经存在的当前分割。所述存储单元能够是可直接连接到所述分割装置的和/或其能够是可经由有线或无线网络连接到所述分割装置的。额外地或备选地，所述当前分割提供单元能够适于运行所述一个或多个半自动图像处理算法，所述一个或多个半自动图像处理算法用于在所述操作者的交互性控制下分割在所述血管造影图像数据中的所述血管。在所述血管造影图像数据中的所述血管的所述当前分割也能够是自动生成的-例如使用一个或多个全自动图像处理算法-而无需所述操作者的任何交互性控制(例如，参见W a n g Y和L i a t s i s P的“ 3 - DQuantitative Vascular Shape Analysis for Arterial Bifurcat1ns via DynamicTube Fitting”，在IEEE Trans B1med Eng.，第59卷、第7号、第 1850-1860页(2012年7月)中)。
[0012]在实施例中，所述血管包括人类的冠状动脉，并且所述血流参数是虚拟血流储备分数(vFFR)。
[0013]所述操作者优选地是医师等。
[0014]优选地，所述显著位置确定单元包括:显著位置候选确定单元，其用于基于准则，来将所述当前分割的一个或多个位置确定为显著位置候选，所述准则依赖于在所述一个或多个位置处的所述当前分割；以及血流参数计算单元，其用于针对所述当前分割的直径在所述显著位置候选中的一个处的模拟变化，计算在所述显著位置候选中的一个或多个处的所述血流参数的值，其中，所述显著位置确定单元适于，如果所述当前分割的所述直径的所述模拟变化导致在所述显著位置候选中的一个或多个处的所述血流参数的值的预定变化，则将所述显著位置候选中的所述一个确定为显著位置。在该途径后面的启发在于，如果确定当模拟当前分割的直径在显著位置候选中的一个处的变化时，血流参数的值在所述显著位置候选中的一个或多个处以预定方式变化，则所述显著位置候选中的所述一个应当被视为显著位置，并且所述操作者应当确信其以较高的准确度被分割。
[0015]在实施例中，所述准则基于所述当前分割的所述直径在所述一个或多个位置处的变化率。例如，如果当前分割的直径在当前分割的位置处的变化率大，则当前分割的该位置能够被确定为显著位置候选，所述变化率例如可以在由一个或多个数学函数(例如对分割的多个节点进行插值的样条曲线或直线分割)来表示分割的情况下，被计算为简单导数。这能够例如通过将变化率与预定义的阈值进行比较来确定。由于能够以简单方式计算当前分割的直径的变化率，并且由于例如狭窄(其通常对血管中的血流具有显著影响)通常由血管直径的快速改变表征，因此当前分割的直径的变化率能够是用于确定显著位置候选的良好准则。
[0016]在另一实施例中，所述准则基于在所述一个或多个位置处计算的所述血流参数的值。例如，如果所述血流参数是虚拟血流储备分数(vFFR)，则在所述当前分割的位置处计算的vFFR的值在预定义范围内(例如在从0.65至0.85的范围中)时，所述当前分割的该位置能够被确定为显著位置候选。在这后面的理念是<0.75的vFFR值通常被认为定义血液动力学显著狭窄，而>0